ವಿದ್ಯುತ್ ಅಲೆ ಸೋಸುಕ

ವಿದ್ಯುತ್ ಅಲೆ ಸೋಸುಕ ಎಂದರೆ ಒಂದು ವಿದ್ಯುನ್ಮಂಡಲದಲ್ಲಿ ಪ್ರವಹಿಸಬಹುದಾದ ಹಲವಾರು ಆವರ್ತಾಂಕಗಳ (ಫ್ರೀಕ್ವೆನ್ಸೀಸ್) ಪರ್ಯಾಯ ವಿದ್ಯುತ್ಪ್ರವಾಹಗಳ ನಡುವೆ ವಿಭೇದೀಕರಿಸಿ ಅನವಶ್ಯ ಆವರ್ತಾಂಕಗಳ ಪ್ರವಾಹದ ಮೊತ್ತವನ್ನು ಕ್ಷೀಣಿಸುವ ಹಾಗೂ ಅವಶ್ಯ ಆವರ್ತಾಂಕಗಳ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಸರಾಗವಾಗಿ ಪ್ರವಹಿಸಲು ಅನುಮಾಡಿಕೊಡುವ ವಿದ್ಯುಜ್ಜಾಲ (ಎಲೆಕ್ಟ್ರಕ್ ವೇವ್ ಫಿಲ್ಟರ್). ರೇಡಿಯೋ, ದೂರವಾಣಿ, ದೂರಲೇಖಕ ಇತ್ಯಾದಿ ದೂರ ಸಂಪರ್ಕ ವಿಜ್ಞಾನಗಳಲ್ಲಿ (ಟೆಲಿಕಮ್ಯುನಿಕೇಷನ್ಸ್), ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ವಿಭಾಗದಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ವಿಭಾಗದಲ್ಲಿ ಬಹಳವಾಗಿ ಉಪಯೋಗದಲ್ಲಿರುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಅಲೆ ಸೋಸುಕಗಳ ಉಪಯೋಗವನ್ನು ಮೊದಲು ಉಪಜ್ಞಿಸಿದವ ಜಿ.ಎ. ಕ್ಯಾಂಪ್‍ಬೆಲ್. ದೂರವಾಣಿಯ ವಿದ್ಯುದ್ವಾಹಕ ತಂತಿಗಳಲ್ಲಿ (ಜೋಡಿ ತಂತಿಗಳು) ಅನೇಕ ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರೇರಕಗಳನ್ನು (ಇಂಡಕ್ಟರ್ಸ್), ಶ್ರೇಣಿ ಸಂಯೋಜನೆಯಲ್ಲಿಯೂ (ಸೀರೀಸ್ ಕನೆಕ್ಷನ್) ಸಂಧಾರಿತ್ರಗಳನ್ನು (ಕ್ಯಪಾಸಿಟರ್ಸ) ಸಮಾಂತರ ಸಂಯೋಜನೆಯಲ್ಲಿಯೂ (ಪ್ಯಾರಲರ್ ಕನೆಕ್ಷನ್) ಜೋಡಿಸಿರುತ್ತಾರೆ. ಅಂಥ ತಂತಿಗಳಿಗೆ ಭಾರಿತ ತಂತಿಗಳು (ಲೋಡೆಡ್ ಸ್ಟ್ರಿಂಗ್ಸ) ಎಂದು ಹೆಸರು. ಯಾವುದೇ ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಪರ್ಕ ತಂತಿಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರವಹಿಸುವ ವಿದ್ಯುತ್ತಿನ ಮೊತ್ತ ಆ ತಂತಿಗಳ ಗುಣದಿಂದಾಗಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ದೂರವಾಣಿಯ ತಂತಿಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರವಹಿಸುವ ವಿದ್ಯುತ್ಪ್ರವಾಹ ವಿವಿಧ ಆವರ್ತಾಂಕಗಳಿಂದ ಕೂಡಿರುವುದು. ಶ್ರವ್ಯ ಆವರ್ತಾಂಕಗಳು 20 ರಿಂದ 20,000 ಹರ್ಟ್ಝ್‌ಗಳವರೆಗೆ ಇರುತ್ತವೆ. ಭಾರಿತ ತಂತಿಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರವಹಿಸುವ ವಿದ್ಯುತ್ಪ್ರವಾಹದಲ್ಲಿನ ಅಲ್ಪ ವಿದ್ಯುತ್ ಅಲೆಗಳ ಅಂದರೆ ಅಲ್ಪ ಆವರ್ತಾಂಕಗಳ ಕ್ಷೀಣತೆ ಕಡಿಮೆ ಇರುವುದನ್ನೂ ಉಚ್ಚ ವಿದ್ಯುತ್ ಅಲೆಗಳ ಅಂದರೆ ಉಚ್ಚ ಆವರ್ತಾಂಕಗಳ ಕ್ಷೀಣತೆ ಬಹಳವಾಗಿ ಇರುವುದನ್ನೂ ಕ್ಯಾಂಪ್‍ಬೆಲ್ ಗಮನಿಸಿದ. ಇದನ್ನು ಅನುಸರಿಸಿ ಕ್ಯಾಂಪ್‍ಬೆಲ್, ಝೋಬೆಲ್ ಮೊದಲಾದ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ನಡೆಸಿದ ಸಂಶೋಧನೆಯ ಪ್ರಕಾರ ಪ್ರೇರಕಗಳನ್ನೂ ಸಂಧಾರಿತ್ರಗಳನ್ನೂ ಸೂಕ್ತವಾಗಿ ಜೋಡಿಸಿದ ವಿದ್ಯುಜ್ಜಾಲಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ ಅಲೆ ಸೋಸುಕಗಳಾಗಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡಬಹುದೆಂದು ತಿಳಿಯಿತು. ಇದಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ತತ್ತ್ವಗಳ ಮತ್ತು ಸೂತ್ರಗಳ ಪ್ರಕಾರವೇ ಈಗ ಬಳಕೆಯಲ್ಲಿರುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಅಲೆ ಸೋಸುಕಗಳ ನಿರ್ಮಾಣ ನಡೆಯುತ್ತದೆ. ಸೋಸುಕದಲ್ಲಿ ಪ್ರವಹಿಸುವ ಅಥವಾ ಸೋಸುಕದಿಂದ ತಡೆಯಲ್ಪಡುವ ವಿದ್ಯುತ್ಪ್ರವಾಹ ಕೇವಲ ಒಂದೇ ಒಂದು ಆವರ್ತಾಂಕದ್ದಾಗಿರದೆ ಆವರ್ತಾಂಕಗಳ ಒಂದು ತಂಡವೇ ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಸೋಸುಕ ರಚನೆಯಲ್ಲಿ ಈ ತಂಡದ ಆದಿ ಮತ್ತು ಅಂತ್ಯ ಆವರ್ತಾಂಕಗಳು ಮುಖ್ಯ.

ನ್ಯೂನಾತಿರಿಕ್ತವಾದ ಆದರ್ಶ ಸೋಸುಕದಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿರೋಧಕ ನಷ್ಟ (ರೆಸಿಸ್ಟೆನ್ಸ್ ಲಾಸ್) ಇರುವುದಿಲ್ಲವಾಗಿ ಪ್ರವಾಹೀ ತಂಡದ (ಪಾಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್) ವಿದ್ಯುತ್ತಿನ ಮೊತ್ತ ಸ್ವಲ್ಪವೂ ಕ್ಷೀಣಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ಬಂಧಕ ತಂಡದ (ಸ್ಟಾಪ್ ಬ್ಯಾಂಡ್) ವಿದ್ಯುತ್ತಿನ ಮೊತ್ತ ಪುರ್ಣವಾಗಿ ಇಲ್ಲವೆ ಅಗಾಧ ಗಾತ್ರದಲ್ಲಿ ಕ್ಷೀಣಿಸುತ್ತದೆ. ಸೋಸುಕದಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ತಿನ ಮೊತ್ತ ಕ್ಷೀಣಿಸುತ್ತದೆ ಎನ್ನುವುದರ ಅರ್ಥ ಸೋಸುಕದಿಂದ ಹೊರಬರುವ ವಿದ್ಯುತ್ಪ್ರವಾಹ i₂ ಸೋಸುಕವನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸುವ ವಿದ್ಯುತ್ಪ್ರವಾಹದ ಮೊತ್ತ i₁ ಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಇರುತ್ತದೆ ಎಂದು. ಈ ಎರಡು ವಿದ್ಯುತ್ಪ್ರವಾಹಗಳ ಸಂಬಂಧವನ್ನು

I₂= I₁ I_x T(-F) α ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತೇವೆ. ಇಲ್ಲಿ α ಕ್ಷೀಣತೆಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಮೇಲಿನ ಸಮೀಕರಣದಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ಪ್ರವಾಹ ಕ್ಷೀಣತೆಯ ಜೊತೆಗೆ ತರಂಗದ ಪ್ರಾವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿನ (ಫೇಸ್) ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಕೂಡ ಗಮನಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ.

ಸೋಸುಕಗಳ ವಿಂಗಡಣೆ

ಪ್ರವಾಹಿತಂಡ (ಅಥವಾ ಬಂಧಕ ತಂಡ) ದಲ್ಲಿನ ಆದಿ ಮತ್ತು ಅಂತ್ಯ ಆವರ್ತಾಂಕಗಳ ಸ್ಥಾನಗಳನ್ನು ಗಮನದಲ್ಲಿಟ್ಟು ಸೋಸುಕಗಳನ್ನು ನಾಲ್ಕು ವಿಭಾಗಗಳಾಗಿ ವಿಂಗಡಿಸಬಹುದು:

ಅಲ್ಪ ಪ್ರವಾಹಿ ಸೋಸುಕ (ಲೋ ಪಾಸ್ ಫಿಲ್ಟರ್)
ಉಚ್ಚ ಪ್ರವಾಹಿ ಸೋಸುಕ (ಹೈ ಪಾಸ್ ಫಿಲ್ಟರ್)
ತಂಡ ಪ್ರವಾಹಿ ಸೋಸುಕ (ಬ್ಯಾಂಡ್ ಪಾಸ್ ಫಿಲ್ಟರ್)
ತಂಡಬಂಧಕ ಸೋಸುಕ (ಬ್ಯಾಂಡ್ ಸ್ಟಾಪ್ ಫಿಲ್ಟರ್). ತಂಡಬಂಧಕ ಸೋಸುಕಗಳಿಗೆ ಅಲೆ ಬೋನುಗಳೆಂದು ಕೂಡ ಹೆಸರುಂಟು.

ಈ ಸೋಸುಕಗಳ ಸ್ಥೂಲ ವಿವರಣೆಯನ್ನು ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿದೆ.

ಅಲ್ಪ ಪ್ರವಾಹಿ ಸೋಸುಕ ಶೂನ್ಯ ಆವರ್ತಾಂಕದಿಂದ ಛೇದನ ಆವರ್ತಾಂಕ f_c ಯ ವರೆಗಿನ ವಿದ್ಯುತ್ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಕ್ಷೀಣಿಸುವುದಿಲ್ಲ ಮತ್ತು f_c ಯ ಮೇಲ್ಪಟ್ಟ ಆವರ್ತಾಂಕ ವಿದ್ಯುತ್ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಪುರ್ಣವಾಗಿ ತಡೆಯುತ್ತದೆ (ಕ್ಷೀಣತೆ = ∞). ಉಚ್ಚ ಪ್ರವಾಹಿ ಸೋಸುಕ ಶೂನ್ಯದಿಂದ f_c ಆವರ್ತಾಂಕದವರೆಗಿನ ವಿದ್ಯುತ್ಪ್ರವಾಹಕ್ಕೆ ಪುರ್ಣ ತಡೆಯನ್ನು ಒಡ್ಡುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು f_c ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಆವರ್ತಾಂಕದ (ಅನಂತ ಆವರ್ತಾಂಕದವರೆಗೂ) ವಿದ್ಯುತ್ಪ್ರವಾಹಕ್ಕೆ ಸ್ವಲ್ಪವೂ ತಡೆಯಿಲ್ಲದಂತೆ ಹರಿಯಗೊಡುತ್ತದೆ. ತಂಡ ಪ್ರವಾಹಿ ಸೋಸುಕ fc₁ ಮತ್ತು fc₂ ಗಳ (ಆದಿ ಮತ್ತು ಅಂತ್ಯ ಆವರ್ತಾಂಕಗಳು) ಮಧ್ಯದಲ್ಲಿನ ಆವರ್ತಾಂಕಗಳ ವಿದ್ಯುತ್ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಹರಿಯಲು ಬಿಟ್ಟು ಉಳಿದೆಲ್ಲ ವಿದ್ಯುತ್ಪ್ರವಾಹಗಳನ್ನೂ ಕ್ಷೀಣಿಸುತ್ತದೆ. ತಂಡ ಬಂಧಕ ಸೋಸುಕ fc₁ ಮತ್ತು fc₂ ಗಳ ನಡುವಿನ ಆವರ್ತಾಂಕದ ವಿದ್ಯುತ್ಪ್ರವಾಹಗಳ ವಿನಾ ಉಳಿದೆಲ್ಲವನ್ನೂ ಹರಿಯಗೊಡುತ್ತದೆ. fc₁ ಮತ್ತು fc₂ ಗಳನ್ನು ಕೆಳಗಿನ ಮತ್ತು ಮೇಲಿನ ಆವರ್ತಾಂಕಗಳೆಂದು ಕೂಡ ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ.

ಬಳಕೆಯಲ್ಲಿರುವ ಸೋಸುಕಗಳು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಪ್ರೇರಕತ್ವ-ಧಾರಿತ್ರಗಳ (ಇಂಡಕ್ಟೆನ್ಸ್-ಕ್ಯಪಾಸಿಟೆನ್ಸ್ ಫಿಲ್ಟರ್ಸ್) ಜೋಡಣೆಯಿಂದಾದವುಗಳಾಗಿದ್ದು ಇವನ್ನು ನಿಚ್ಚಳಿಕೆ ಜಾಲಗಳೆಂದು (ಲ್ಯಾಡರ್ ನೆಟ್‍ವರ್ಕ್ಸ್) ಪರಿಗಣಿಸಿ ಇವು ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ವಿಧಾನವನ್ನು ವಿವರಿಸಬಹುದು. ಈ ವಿವರಣೆಯನ್ನು ಪರಿಶೀಲಿಸುವ ಮೊದಲು ಅಲ್ಪ ಮತ್ತು ಉಚ್ಚ ವಿದ್ಯುತ್ ಅಲೆ ಪ್ರವಾಹಿ ಸೋಸುಕಗಳಾಗಿ ಮಾತ್ರ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ಪ್ರತಿರೋಧಕತ್ವ-ಧಾರತ್ವ ಸೋಸುಕಗಳ (ರೆಸಿಸ್ಟೆನ್ಸ್-ಕ್ಯಪಾಸಿಟೆನ್ಸ್ ಫಿಲ್ಟರ್ಸ್) ಜೋಡಣೆಯಿಂದ ನಿರ್ಮಿಸಬಹುದಾದ ಸುಲಭ ಸೋಸುಕಗಳನ್ನು ಗಮನಿಸೋಣ. ಈ ಬಗೆಯ ಸೋಸುಕಗಳನ್ನು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ರೇಡಿಯೋ ಗ್ರಾಹಿಯ (ರಿಸೀವರ್) ಅನೇಕ ಭಾಗಗಳಲ್ಲಿ ಉಪಯೋಗಿಸುತ್ತಾರೆ.

ಪ್ರತಿರೋಧತ್ವ-ಧಾರಕತ್ವ ಸೋಸುಕಗಳು

a. ಅಲ್ಪ ಪ್ರವಾಹಿ ಸೋಸುಕ: ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವ ಈ ಸೋಸುಕವನ್ನು ರೇಡಿಯೋ ಸಂಧಾರಿತ್ರದಲ್ಲಿ ಧ್ವನಿ ನಿಯಂತ್ರಕವಾಗಿ (ಟೋನ್ ಕಂಟ್ರೋಲ್), ವಿದ್ಯುತ್ ಪೂರೈಕೆ ಸಾಧನ ಮತ್ತು ಪ್ರವರ್ಧಕಗಳಲ್ಲಿ (ಆಂಪ್ಲಿಫಯರ್ಸ್) ಬೇಡವಾದ ಪರ್ಯಾಯ ವಿದ್ಯುತ್ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಭೂಮಿಗೆ ಸೇರಿಸುವ ಸಾಧನವಾಗಿ ಉಪಯೋಗಿಸುತ್ತಾರೆ.

b. ಉಚ್ಚ ಪ್ರವಾಹಿ ಸೋಸುಕ: ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ಇವನ್ನು ತೋರಿಸಿದೆ.

ಪ್ರೇರಕತ್ವ-ಧಾರಕತ್ವ ಸೋಸುಕಗಳು

ಇವುಗಳಲ್ಲಿ ಎರಡು ಮುಖ್ಯ ಪ್ರಭೇದಗಳಿವೆ - (a) ಸ್ಥಿರಾಂಕ-k ಸೋಸುಕ (ಕಾನ್ಸ್‌ಟೆಂಟ್-k ಫಿಲ್ಟರ್); (b) m-ಸಾಧಿತ ಸೋಸುಕ (m-ಡಿರೈವ್ಡ್ ಫಿಲ್ಟರ್). ಇವನ್ನು ನಿಚ್ಚಳಿಕೆ ಜಾಲದ ಭಾಗಗಳೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ರೀತಿಯನ್ನು ತಿಳಿಯುತ್ತೇವೆ.

ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವ ನಿಚ್ಚಳಿಕೆ ಜಾಲದಲ್ಲಿ z₁ ಮತ್ತು z₂ ಗಳು ಪ್ರೇರಣಿಕ (ಇಂಡಕ್ಟಿವ್) ಅಥವಾ ಧಾರಿತ (ಕ್ಯಪಾಸಿಟಿವ್) ಪ್ರತಿಘಾತಗಳು (ರಿಆಕ್ಟೆನ್ಸಸ್). z₁ ಮತ್ತು z₂ ಗಳನ್ನು ಸೂಕ್ತವಾಗಿ ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಿ ಬೇರೆ ಬೇರೆ ಸೋಸುಕಗಳನ್ನು (ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಅಲ್ಪ ಅಲೆಪ್ರವಾಹಿ, ಉಚ್ಚ ಅಲೆ ಪ್ರವಾಹಿ ಇತ್ಯಾದಿ) ನಿರ್ಮಿಸಬಹುದು. ನಿಚ್ಚಳಿಕೆ ಜಾಲಗಳಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಕೆಲವು ಪ್ರಮೇಯಗಳನ್ನೂ ಸೂತ್ರಗಳನ್ನೂ ತಿಳಿಯುವುದರಿಂದ ಸೋಸುಕಗಳು ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ರೀತಿಯನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿ ಅರ್ಥ ಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು.

ನಿಚ್ಚಳಿಕೆ ಜಾಲ ಹಲವಾರು ಸರ್ವಸಮ ಬಿಡಿ ಭಾಗಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸಿದ ಸಂಘಟಿತ ಜಾಲ. ನಿಚ್ಚಳಿಕೆ ಜಾಲವನ್ನು AA ಅಥವಾ BB ಗಳಲ್ಲಿ ಛೇದಿಸುವುದರಿಂದ ಜಾಲದ ಬಿಡಿ ಭಾಗಗಳು ಉಂಟಾಗುತ್ತವೆ. AA ಛೇದನವನ್ನು ಮಧ್ಯಶ್ರೇಣಿ ಛೇದನ (ಮಿಡ್‍ಸೀರೀಸ್ ಡಿವಿಶನ್) ಎಂದೂ ಇದರಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಭಾಗಗಳನ್ನು T ಭಾಗಗಳೆಂದೂ ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ. BB ಛೇದನವನ್ನು ಮಧ್ಯ ಶಾಖಾ ಛೇದನ (ಮಿಡ್‍ಶಂಟ್ ಡಿವಿಶನ್) ಎಂದೂ ಇದರಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಭಾಗಗಳನ್ನು π ಭಾಗಗಳೆಂದೂ ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ.

ನಿಚ್ಚಳಿಕೆ ಜಾಲದ ಒಂದು ತುದಿಗೆ ಜನಕ ಎಂದರೆ ಆಕರವನ್ನು (ಜನರೇಟರ್ ಆರ್ ಸೋರ್ಸ್) ಜೋಡಿಸಿದಾಗ ಜಾಲದಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ಪ್ರವಾಹ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ.

ಉಲ್ಲೇಖಗಳು

Miroslav D. Lutovac, Dejan V. Tošić, Brian Lawrence Evans, Filter Design for Signal Processing Using MATLAB and Mathematica, Miroslav Lutovac, 2001 ISBN 0201361302.
B. A. Shenoi, Introduction to Digital Signal Processing and Filter Design, John Wiley & Sons, 2005 ISBN 0471656380.
L. D. Paarmann, Design and Analysis of Analog Filters: A Signal Processing Perspective, Springer, 2001 ISBN 0792373731.
J.S.Chitode, Digital Signal Processing, Technical Publications, 2009 ISBN 8184316461.
Leland B. Jackson, Digital Filters and Signal Processing, Springer, 1996 ISBN 079239559X.